煤礦副立井安全門閉鎖裝置的研制

趙曉娥 孫 燕

（山西省大同市同煤集團馬脊梁礦，山西 大同 037002）

1 工程概況

馬脊梁礦兼并重組的中小型煤礦較多，在對所屬煤礦進行安全檢查時，大部分礦井的副立井罐籠與提升信號、安全門都沒實現閉鎖，給礦井的安全生產帶來了巨大的隱患。為了解決這個問題，公司機電部設立專項課題，在現有罐籠安全門的基礎上進行優化改進設計，研制了一種新型的安全閉鎖裝置。

2 安全門閉鎖裝置的優化改造設計

2.1 機械閉鎖機構

該新型機械閉鎖裝置主要由兩部分組成：一部分為彈簧銷。該機構為一帶套的銷軸，在內置彈簧的作用下為常閉狀態，彈簧銷安裝在井口護欄安全門對面的護欄上，根據彈簧銷銷軸的直徑并在安全門上制作一個閉鎖銷插孔。由于處于常閉狀態的彈簧銷的閉鎖作用，安全門打不開。另一部分為閉鎖機械的控制和動力機構，安裝在罐籠側面的護欄和豎梁上。該機構采用杠桿原理，杠桿一端固定在井架上，另一端伸出至井口側，由罐籠的提升和下降來提供動力，推動杠桿發生動作。兩個機構之間采用鋼絲繩連接。

當主罐籠提升至頂部與井口鎖口盤平行位置時壓在機械閉鎖插銷連桿機構上，杠桿機構的一端由于罐籠的壓力而帶動連接的鋼絲繩上提，鋼絲繩的另一端連在彈簧銷上，由于鋼絲繩的拉力作用而打開彈簧銷回收，離開安全門閉鎖孔的位置（如圖1所示），從而可以打開安全門，即當罐籠提升至停止位置時，安全門可打開。反之，當主罐下至杠桿機構的下端時，杠桿機構因失去罐籠的作用力而放下，鋼絲繩放松，自動解除作用在彈簧銷上的拉力，安全門機械閉鎖插銷由自身及彈簧的作用力復位插入安全門閉鎖孔內，實現安全門機械閉鎖的全部過程。同理副罐也能實現機械閉鎖安全門。

圖1 機械閉鎖裝置示意圖

2.2 信號閉鎖機構

在機械閉鎖機構的基礎上，還加了信號閉鎖。即在安全門的閉鎖孔上端和護欄對應位置分別加裝一個信號傳感器，兩個組成一組。當安全門關閉時兩個傳感器相互靠近，一個傳感器發出的信號在另一個傳感器上得到反饋時，絞車的信號回路暢通，才可以發出提升信號。反之，當罐籠處于停止位置，安全門打開時，兩個傳感器分開，一個傳感器發出的信號沒有在另一個傳感器上得到反饋，絞車的信號回路不暢通，發不出提升信號。安全門的兩個信號傳感器串入絞車提升信號回路來實現提升信號與安全門的閉鎖。信號閉鎖裝置示意圖如圖2所示。

圖2 信號閉鎖裝置示意圖

安全門的機械閉鎖與信號閉鎖配合使用，罐籠到位并發出停車信號后安全門才能打開；安全門未關閉，發不出開車信號；安全門關閉后才能發出開車信號；發出開車信號后，安全門打不開。

3 新型安全門閉鎖裝置的制作

（1）如圖1所示，在杠桿機構上均勻分布著一排小孔，其為鋼絲繩的連接位置，鋼絲繩穿在不同的位置，在杠桿機構被罐籠抬起時，拉起的鋼絲繩的行程是不一樣的，可以根據實際需要選擇合適的鋼絲繩連接位置。

（2）彈簧銷內彈簧的規格要符合彈簧銷自動復位的要求，在沒有拉力作用時彈簧銷的銷軸能自動復位。

（3）連接彈簧銷和杠桿機構的鋼絲繩的要求：① 需要夠柔軟。在通過導向輪時能與導向輪緊密接觸，能輕易轉變方向，不能有較大的剛性，產生較大的反作用力，在沒有拉力作用的時候還能與導向輪緊密貼合，不脫離導向輪的導向槽。② 需要防銹。因為井口一般都比較潮濕，受各種惡劣環境的影響，如果鋼絲繩沒有經過防銹處理，就容易導致鋼絲繩因銹蝕問題影響其機械性能，因此建議使用4mm的膠套鋼絲繩。

（4）因為杠桿機構與罐籠接觸的一端要經常在罐籠壁上滑動，時間久了難免會給罐籠造成劃痕傷害，因此在杠桿機構的前段加裝一個尼龍滾輪作為滑動輪，把滑動作用轉變為滾動接觸，這樣就避免了因杠桿的滑動給罐籠帶來劃痕，有效地保護了罐籠的防銹性能。

（5）杠桿機構與井架結合處的固定端設計為鉸接。經過計算，銷軸的直徑應使用7mm以上的銷軸，這樣能在承受較大的徑向剪切力的作用下而不使銷軸發生永久性形變。要在銷軸涂上黃油，一是起到避免生銹的作用，二是又能對杠桿與銷軸間的摩擦起到很好的潤滑作用。

設計的機械閉鎖機構利用立井罐籠在井口位置的上下移動為機械閉鎖裝置提供原動力，采用一組尼龍滾輪來改變傳導力的方向，采用彈簧銷來作為安全門的閉鎖裝置，利用杠桿原理制作了安全門閉鎖銷連桿機構，通過罐籠正常使用時的上升和下降給杠桿機構的動作提供了開啟和復位的信號，為杠桿機構的機械轉動原動力，通過鋼絲繩的連接和傳導來實現彈簧銷的開啟與閉合。該機構結構簡單，性能可靠，且成本低廉，與信號傳感器串入絞車提升信號回路閉鎖一起很好地實現了井口安全門的閉鎖，有效提高了立井提升的安全性。

4 實踐應用效果分析

新型的安全門閉鎖裝置設計生產后，在馬脊梁礦副立井提升機系統中進行了安裝、調試與應用，當前已穩定運行兩年有余。新型安全門閉鎖裝置的應用，消除了因誤操作而造成的安全事故，裝置應用期間沒有發生一起因安全門打開而造成的安全事故。新型安全門閉鎖裝置的制作簡單，投入資金較少，因此該裝置的性價比較高，在提高了立井提升系統的安全性和可靠性的同時，降低了設備的生產成本，為企業創造了較好的安全經濟效益。

5 結論

馬脊梁礦副立井研制的新型安全門閉鎖裝置使用了兩套獨立機械控制系統，對主副罐籠的兩個安全門的閉鎖裝置進行單獨控制，配合串入絞車信號回路的開停傳感器，共同實現了井口安全門與罐籠的機械閉鎖，不但利用了罐籠提升下降時的原動力，還與罐籠提升時互不影響。該裝置工作原理簡單，制作、安裝簡便，實踐應用效果理想，大大提升了副立井提升的安全系數。實踐實用效果表明該安全門閉鎖裝置效果良好，提高了立井提升的安全性。該裝置的制作簡單，性價比高，可以在各中小型煤礦進行推廣應用。